"מסדי השרתים יעבדו במתחים של מאות וולטים"

בתמונה למעלה: המחשב Blue Gene של יבמ. היתווה את הדרך למרכזי נתונים גדולים ועתירי בינה מלאכותית

"מסדי השרתים במרכזי הנתונים הגדולים נמצאים בתהליך שינוי מבני עמוק, ומתחילים לעבור לעבודה במתחים גבוהים", כך העריך בשיחה עם Techtime מנהל הפיתוח העסקי ב-EMEA של חברת Vicor לתחום ה-AI וה-HPC, לב סלוצקי. "גוגל החלה לבדוק את הנושא בסודיות כבר בשנת 2015 וכיום חברות כמו אנבידיה וחברות נוספות בקנה המידה שלה מבצעות ניסויים במתחים גבוהים שעדיין לא פורסמו". לדבריו, גם הקונסורציום התעשייתי Open Compute Project Foundation שהוקם לפני כ-10 שנים ביוזמת פייסבוק וכיום חברות בו רוב יצרניות השבבים, השרתים ותשתיות מרכזי הנתונים – בודק את התפישה החדשה.

מדובר בדילמה ותיקה מאוד: מכיוון שההספק החשמלי הוא מכפלה של המתח בזרם, כאשר משתמשים במתח ישר גבוה ובזרם נמוך, יש חסכון גדול מאוד בהספק מכיוון שהדבר מקטין את ההפסד הנובע מההתנגדות בקווי אספקת הזרם (ההפסד שווה למכפלת ההתנגדות בריבוע הזרם). עד לאחרונה הבעיה היתה שולית: מסדי הנתונים הסטנדרטיים עבדו בצריכת הספק של כ-5kW והתבססו על ממירי מתח שהעבירו את האנרגיה אל המעגלים במסד במתח של 12V ובזרם של כ-416A.

מה עושים עם 1,000 אמפר במרכזי הנתונים?

בשנת 2015 לערך עלתה צריכת ההספק הממוצעת של מסד לכ-12kW והזרם עלה לכ-1kA. רוב היצרנים התמודדו עם הזרמים הגבוהים באמצעות שימוש בכבלי הולכה גדולים מאוד, אולם הפתרון הזה מתחיל להגיע לגבול היכולת שלו. במיוחד בשנה האחרונה שבה השימוש הגובר במערכות בינה מלאכותית ולימוד מכונה הכפילו את צריכת ההספק של מסדי השרתים: חברת Vicor מדווחת שבמרכזי הנתונים הגדולים עלתה הצריכה לכ-20kW כאשר במחשבי על נרשמו מסדים בעלי צריכת הספק של יותר מ-100kW.

הפתרון של וייקור לאספקת מתח ישירה אל המעבדים במרכזי הנתונים החדשים
הפתרון של וייקור לאספקת מתח ישירה אל המעבדים במרכזי הנתונים החדשים

פירוש הדבר שמערכות הפצת ההספק צריכות להתמודד עם זרמים עצומים, בקנה מידה של 1kA. בשלב הזה נכנס קונסורציום OCP לתמונה, והתחיל בהגדרת פורמט של מסד העובד במתח של 48V. הדבר מפחית פי ארבעה את הזרם במעגל ומצמצם פי 16 את אובדן ההפסק בקווי ההולכה. כך למשל, הזרם הדרוש לשרתים במסדי 12kW המבוססים על מתח עבודה של 48V יהיה כ-250A בלבד. לדברי מנהל השיווק בתחום ה-HPC של וייקור, ג'ין אג'יט, מדובר רק בצעד ראשון, שיהיו לו השלכות טכנולוגיות נוספות.

אג'יט: "אנחנו נמצאים בפתחו של עידן חדש. חדרי המחשבים יקבלו מתח ישר בסדר גודל של 350V, ימירו אותו ל-48V ברמת המסדים, ואז ייאלצו לספק את המתח המתאים לכל שבב במסד. וכאן אנחנו מתמודדים עם שתי בעיות נוספות: המעבדים במרכזי הנתונים עובדים כיום במתחים של 1.8V ו-0.8V. כאשר מקטינים את רוחב הצומת של הטרנזיסטור ל-5 ננומטר, המעבדים עשויים להגיע למתחי הפעלה של 0.4V. אבל קווי אספקת הכוח פוגעים בצפיפות וביעילות של קווי המידע במעבדים מודרניים".

וייקור מחפשת בישראל את הבאנה לאבס הבאה

כאן נכנסת לתמונה טכנולוגיה שהחברה פיתחה עבור מחשב העל Blue Gene של חברת יבמ, שהוכרז בשנת 2007 ועבד במתח הפעלה של 350V שהובא אליו באמצעות טכנולוגיית Factorized Power Architecture. החברה פיתחה מערכת בקרת והולכת הספק, אשר מסתיימת בשבב המתחבר אל המעגל המודפס מתחת לשבב ה-CPU, ומספקת את מתח העבודה הדרוש ישירות אל פיני אספקת האנרגיה המצויים ברכיב. "פיתחנו טכניקה לדחיפת הספק מתחת למעבד. זה היה פרוייקט פיתוח גדול מאוד.

"כעת אנחנו הופכים את הטכנולוגיה לזמינה גם עבור חברות סטארט-אפ, ולכן מאוד חשוב לנו להיות נוכחים בשוק הישראלי. מתוך כל חברות הסטארט-אפ המשפיעות בעולם רק 5% מגיעות מאירופה. מכאן שמשקלה של ישראל בשוק האירופי גדול מאוד. כיום יש בישראל יותר מ-300 חברות סטארט-אפ בתחום ה-HPC, ורוב חברות הסטארט-אפ שנמכרות לחברות גלובליות הן חברות ישראליות. אחננו מציעים לספק להן שבבים ומתודולוגיית תכנון מלאה – כוללת המרת רשת האספקה למתחים של מאות וולטים, הבאת האנרגיה אל נקודות הצריכה, הורדתה למתח של 48 וולט ואספקה ישירה של המתח הדרוש לכל מעבד".